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degree of mineral liberation
礦物學(xué)定義
礦物分選的目的,是為了有效地富集并回收其中的有用礦物,為此,首先必須經(jīng)由破碎、磨礦使所含礦物(特別是有用礦物和脈石礦石)相互解離。塊體礦石碎、磨成粉末狀顆粒產(chǎn)品后,其中的顆粒,有的僅含有1種(或在分選作用中同時(shí)回收的幾種)礦物;有的則是有用礦物與脈石礦物共存。前者稱之為已從礦石中解離出的單體(顆粒),后者叫做礦物的連生體(顆粒)。在破碎、磨礦過(guò)程中,礦石中的礦物解離為單體顆粒的程度是礦物解離分析的主要研究?jī)?nèi)容。產(chǎn)物中某種礦物的單體含量(fa)與該礦物總含量(fa+La)比值的百分?jǐn)?shù),稱之為所求礦物的解離度。
表示方法
式中:Fa——礦石碎、磨產(chǎn)品中某種礦物的單體解離度;
fa——礦石碎、磨產(chǎn)品中某種礦物的單體含量;
La——礦石碎、磨產(chǎn)品中某種礦物在其自身連生體中的含量。
若由分級(jí)產(chǎn)品求全試樣的礦物解離度,則以各粒級(jí)的產(chǎn)率、該礦物質(zhì)量與解離度的積相加求得,即
式中r、w和f分別為各粒級(jí)的產(chǎn)率、該礦物的質(zhì)量和解離度。
礦物解離分析
礦物解離是將礦石經(jīng)過(guò)破碎、磨礦分離成單一礦物的顆粒(礦物單體)的過(guò)程。從磨礦節(jié)能和分選效果考慮,為避免磨得過(guò)細(xì),增加分選難度,并不要求全部礦物都達(dá)到解離,只要求大部分礦物達(dá)到解離,即85%以上的目的礦物形成適于分選的單體礦物,以及少部分未完全解離的兩種或多種礦物連生的礦物連生體。礦物解離分析(liberation analysis of minerals)就是研究礦石破碎、磨礦的產(chǎn)品和分選過(guò)程的各階段產(chǎn)品中,有用礦物和脈石解離成單體的程度(即礦物解離度),及礦物連生體的連生特征(即連生礦物種類、比例、大小、連生類型以及連生邊界性質(zhì)等)。 1939年美國(guó)高登(A.M.Gaudin)首先對(duì)礦物解離進(jìn)行了研究,已有相關(guān)研究對(duì)其工作進(jìn)行了補(bǔ)充研究。到1964年以威格爾(R. L.Wiegel)為首的歐美學(xué)者,繼續(xù)對(duì)礦物解離作了深入的研究;與此同時(shí),中國(guó)程希翱對(duì)礦物解離與連生體特征進(jìn)行了研究;1980年以后此項(xiàng)研究日趨活躍。這些研究可概括為完善測(cè)定方法、數(shù)據(jù)的主體校正、建立數(shù)學(xué)模型和選擇性解離四個(gè)方面:
(1)在測(cè)定方法方面,完善了以顯微鏡為主的礦物學(xué)方法和礦物分離法,還應(yīng)用了現(xiàn)代測(cè)試技術(shù),特別是自動(dòng)圖像分析、掃描電鏡和電子探針; (2)在測(cè)定數(shù)據(jù)的立體校正方面,一種趨向是根據(jù)二元球體模型和體視學(xué)理論,對(duì)礦物系統(tǒng)中連生體的出現(xiàn)幾率進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和計(jì)算機(jī)模擬;另一種是對(duì)實(shí)際物料采用常規(guī)顯微鏡和自動(dòng)圖像分析儀進(jìn)行測(cè)定,分別得出了各種立體變換系數(shù),提高了礦物解離度測(cè)定的精度; (3)在建立定量數(shù)學(xué)模型方面,根據(jù)礦石中礦物粒度、磨礦細(xì)度與礦物解離度之間的函數(shù)關(guān)系,從不同角度提出了各種礦物定量數(shù)學(xué)模型,考慮了多因素的綜合影響,以便比較客觀地預(yù)測(cè)礦物達(dá)到基本解離的磨礦細(xì)度;
(4)在選擇性解離方面、針對(duì)常規(guī)機(jī)械磨礦存在的問(wèn)題,以固體物理學(xué)和破碎理論力學(xué)為基礎(chǔ),應(yīng)用特殊方法,如功函數(shù)法、微熱電動(dòng)勢(shì)法、聲發(fā)射參數(shù)法、外電子發(fā)射法、位錯(cuò)法等測(cè)定法,來(lái)研究礦物界面的表面電子結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)和強(qiáng)度;根據(jù)晶格位錯(cuò)和缺陷可擴(kuò)展為顯微斷裂的破碎機(jī)理,提出了礦物選擇性解離的概念和方法。 礦物解離分析是工藝礦物學(xué)研究的重要內(nèi)容,它是確定合理的破碎和磨礦細(xì)度,進(jìn)行選礦理論指標(biāo)預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)選礦效果的重要手段,對(duì)于制訂選礦原則流程、改進(jìn)工藝、提高選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。
礦物解離模型
礦物解離模型(mineral liberation model)是描述礦石結(jié)構(gòu)與破碎、磨礦產(chǎn)物粒度分布和礦物解離之間定量關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
第一個(gè)研究礦物解離模型的是美國(guó)的高登(A.N.Gaudin),后有韋格爾(R.L.Weigel)和安德魯斯(J.R.Andrews)等。他們?cè)诮r(shí),都同時(shí)考慮了礦石的結(jié)構(gòu)特性和破碎、磨礦過(guò)程,但由于把被磨礦石的結(jié)構(gòu)和破碎、磨礦過(guò)程過(guò)于理想化,基本假設(shè)不符合實(shí)際,所建立的模型不能實(shí)際應(yīng)用。南非的金(R.P.King)利用被磨物料結(jié)構(gòu)和破碎、磨礦產(chǎn)物粒度分布的關(guān)系建立了礦物解離模型,其形式為
如果破碎、磨礦產(chǎn)物粒度分布的密度函數(shù)為P(D),則碎磨產(chǎn)物的礦物解離度為
式中L(D)是粒度為D的單位質(zhì)量礦石中某種礦物的解離度;μ為該種礦物在未被破碎的礦石中的平均截線長(zhǎng)度;Dμ為粒度為D的顆粒中最大截線長(zhǎng)度;F(1)是礦石中該種礦物截線長(zhǎng)度分布;N(1/D)是產(chǎn)物粒度為D的顆粒中的截線長(zhǎng)度分布函數(shù)。關(guān)于F(1)和N(1/D)的形式,金本人和其他學(xué)者建議:
其中K為常數(shù),約等于2。
以上模型的精度如何,還有待大量的實(shí)驗(yàn)工作,特別是現(xiàn)場(chǎng)工作的驗(yàn)證。20世紀(jì)80年代以來(lái),采用自動(dòng)圖像分析儀來(lái)觀察產(chǎn)品的解離和連生程度,促進(jìn)了礦物解離模型的研究。在將圖像中的二維信息轉(zhuǎn)變?yōu)?a class="dict" href="/azgame/yht2749252.html">三維信息以便準(zhǔn)確測(cè)定全顆粒的性質(zhì)方面,已開(kāi)展了大量的工作,但尚未成熟。今后的發(fā)展將沿著兩個(gè)方向進(jìn)行:一方面是建立和完善礦物解離過(guò)程的理論模型,使之用于選礦廠的模擬、設(shè)計(jì)、控制以及礦山開(kāi)發(fā)的可行性研究;另一方面是繼續(xù)發(fā)展用分選結(jié)果估算解離度的方法。后者具有很大的實(shí)用價(jià)值,特別是在檢測(cè)儀表昂貴的情況下,用分選結(jié)果估算解離度對(duì)生產(chǎn)廠礦有更重要的意義。 礦物解離度測(cè)定
礦物解離度分析儀
礦物解離度測(cè)定(determination of mineral liberation)是測(cè)定有用礦物從礦石或選礦產(chǎn)品中解離成單體的程度的技術(shù)。是一種工藝礦物學(xué)研究方法。測(cè)定結(jié)果為選礦提供破碎、磨礦界限的基本參數(shù)。測(cè)定方法可分為礦物分離法和儀器測(cè)定法兩類: (1)礦物分離法包括重液分離法、重物梯度分離法、磁分離法、磁流體分離法以及選礦實(shí)驗(yàn)室的分離方法等,可用于有用礦物和脈石礦物物性差較大的礦石,這些方法操作較麻煩,結(jié)果不夠準(zhǔn)確,一般作為輔助方法使用; (2)儀器測(cè)定法包括光學(xué)顯微鏡法、自動(dòng)圖像分析法、顯微輻射照相法、X射線透射投影法等,光學(xué)顯微鏡法應(yīng)用廣泛;自動(dòng)圖像分析法快速、精度高,最有發(fā)展前途;其他兩種方法應(yīng)用范圍有限。此外,還可應(yīng)用磨礦功指數(shù)法、比表面測(cè)定法、顯微熱電動(dòng)勢(shì)法、中子活化法和微束測(cè)試法等,研究礦物的界面性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度特性,以確定其解離效應(yīng)。根據(jù)礦石礦物組成和礦物的工藝特性,礦物分離法和儀器測(cè)定法可聯(lián)合使用,如將礦石化學(xué)處理、分離富集、顯微鏡測(cè)定幾種方法聯(lián)合,對(duì)礦物含量低、組成復(fù)雜、粗度細(xì)的礦石較為合適,測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確有效。 光學(xué)顯微鏡測(cè)定法遵循鏡下礦物定量原則,可采用顆粒法(點(diǎn)測(cè)法)、線測(cè)法和面測(cè)法。測(cè)定時(shí)分別統(tǒng)計(jì)測(cè)算各種礦物的單體、連生體的數(shù)量。連生體顆粒的連生比用體積百分量或分?jǐn)?shù)表示,一般劃分為>3/4、3/4~2/4、2/4~1/4和1/4等四級(jí);根據(jù)礦石及工藝要求,也可劃分更多的級(jí)別。測(cè)量后以礦物單體數(shù)量占該礦物的百分率表示,并可根據(jù)選礦工藝的需要計(jì)算各種礦物解離參數(shù),分析不同磨礦粒度分選礦物的理想指標(biāo)。
在磨礦制片上測(cè)量礦物解離時(shí),平面切割礦片中被隨機(jī)切割的連生體顆粒可呈現(xiàn)為單體顆粒,而單體永遠(yuǎn)不能切割為連生體,其實(shí)測(cè)結(jié)果總是連生體機(jī)率偏少,解離度偏高。因而對(duì)具體礦物應(yīng)有相應(yīng)的連生體校正系數(shù)。尚無(wú)統(tǒng)一而有效的校正系數(shù),可暫不校正,只給出實(shí)測(cè)結(jié)果。如有校正應(yīng)同時(shí)列出校正前后的結(jié)果,并列出校正公式。 當(dāng)產(chǎn)品中礦物量大于10%時(shí),測(cè)量礦物顆粒數(shù)應(yīng)達(dá)到200顆;含量為1%~10%時(shí),測(cè)量礦物顆粒數(shù)應(yīng)達(dá)100顆;0.1%~1%時(shí)測(cè)量礦物顆粒達(dá)50顆,其測(cè)算結(jié)果的可信度可達(dá)90%以上。礦物含量小于0.1%時(shí)測(cè)量礦物顆粒較少,僅能作為半定量結(jié)果。